固定式海洋平台的时域振动响应研究

近海结构的研究是海洋工程领域的重要专题.本文以Airy线性波理论和莫里森方程为基础推导平台结构的运动方程.将波浪力简化为二节点集中载荷,从动力学的角度分析结构的响应特征.以一简化的固定平台为算例,以不同的入射波为激励条件分析比较结构的位移响应、速度响应以及加速度响应.研究结果表明,随着入射波强度的增大,结构的振动变得更为剧烈,且结构的振动响应不仅与入射波的周期和波高有关,与波浪的形式也有一定的关系.     

波浪冲击作用下海洋结构物的动力响应

通过对海洋结构物在波浪冲击作用下动力响应的试验研究,分析了波浪冲击作用下结构物最大动力响应及出现的时间。基于Fourier变换的频谱分析,得到了波浪冲击荷载作用下平台结构的水平和竖向振动特性。当入射波频率接近平台水平固有频率时,在水平方向会产生共振。结构物模型竖向刚度较大,试验中竖向不发生共振。     

基于非线性吸振器的深水导管架平台减振特性研究

基于非线性吸振器原理对波浪激励下深水导管架平台振动进行减振研究。将平台和吸振器简化成两自由度系统,选取立方刚度,建立平台-非线性吸振器动力学方程,使用多尺度混合谐波平衡法,考虑外激励与固有频率1:1共振,求解运动方程的近似解析解,并使用数值方法进行验证;分析平衡解的稳定性和系统非线性响应特性,最后采用振动传递率对减振结果进行评价。结果表明,附加非线性吸振器的导管架平台运动响应出现非线性特性,在共振频率附近的大部分能量转移到了非线性吸振器中,从而实现很好的减振效果。     

船舶响应波浪激励的时域水弹性理论

本文提出了浮体与入射波之间汉体－结构相互作用的时域线性理论。在讨论中假设结构是弹性的，并用广义的分离变数法来描述，而流体则被描为有势的自由表面流的初始边界值问题。在描述可变形结构附近流体运动的数学公式中采用了广义界面边界条件。为了分析波浪诱导的单体船总体响应，将时域理论简化为细长体理论。     

自升式平台的自由振动计算方法研究

采用直接简化计算方法和三维有限元方法对某400 ft平台进行一阶自由振动频率的计算。两种方法均对泥面下3 m作简支处理,因三维有限元方法需较为准确地体现平台质量分布,所以直接简化计算方法在前期设计阶段表现的较为方便和有效。为工程设计者们在自升式平台自由振动的研究前期设计阶段确定波浪载荷对平台的动态响应影响提供依据和参考。     

超大型浮体结构考虑非线性项的波浪力响应计算

为求解超大型浮体结构波浪响应问题,将其简化成弹性梁板模型。以有限元软件为基础来建立超大型浮体结构的弹性梁板模型,在势流理论的基础上,将速度势分解为入射势、绕射势和辐射势三部分,并利用格林函数法推导出一阶、二阶波浪速度势的表达式。以此为理论基础,编制了相应的计算程序来计算浮体结构所受到的二阶波浪力,最后建立了梁板模型的水弹性响应方程,对非线性波浪力作用下的浮体结构的水弹性响应进行求解分析,并分析了波向对响应振幅的影响。     

海洋浮式平台气隙的数值预报

以海洋浮式平台为研究对象,运用三维势流理论结合半经验Morison方程的方法计算了规则波下的水动力系数以及运动响应传递函数,并运用短期预报方法对平台气隙进行了分析。研究结果表明,其水动力性能与波浪频率密切相关,平台的气隙短期预报显示波浪在浮箱首尾部分负气隙严重,即有强烈的波浪砰击现象,平台结构设计时要充分考虑到该区域的波浪砰击载荷。     

多功能施工平台在恶劣环境荷载下结构动力响应

自升式多功能施工平台结构刚度小,受近海大波浪、长周期涌浪等恶劣荷载影响,结构动力响应剧烈。结合线性化的莫里森方程和随机波浪理论,以自升式多功能施工平台为原型,利用ANSYS有限元软件分别对平台模型进行了模态分析和瞬态动力响应分析,得到了平台结构的频率特性和振动特性,为平台的安全性和可靠性评估,以及如何控制平台结构的振动响应提供了理论基础。     

半潜式平台结构疲劳特征研究

本文研究2种典型结构形式半潜平台在不同海域结构应力长期分布特征。对比中国南海典型波浪散布与墨西哥湾典型波浪散布特征,计算两海域平台结构应力响应,得到平台结构应力范围长期Weibull分布形状参数。中国南海典型环境条件对于双下浮体式半潜平台结构波浪应力长期Weibull分布形状参数不大于1,对于环形浮箱半潜平台结构波浪应力长期Weibull分布形状参数不大于1.05,为针对中国南海应用简化疲劳分析方法分析半潜式平台结构疲劳寿命提供依据。同时,计算得到两类典型半潜式平台在墨西哥湾典型环境条件下结构波浪应力长期Weibull分布形状参数值不大于0.8的结论,证实对于半潜式平台的疲劳设计,南海疲劳海况较墨西哥湾海况更恶劣。     

畸形波作用下张力腿平台的瞬时响应

应用Tromas等(1991)提出的新波理论的概念,建立了极限入射波浪模型,并把该模型引入到极限波浪与平台互相作用的水动力计算中.研究中应用大连理工大学海岸及近海工程实验室开发的频域波浪力分析程序WAFDUT1.4,得到结构的波浪力传递函数和水动力系数.通过平台运动方程在时域内计算得到运动响应和张力腿受力.最后,进一步研究了张力腿平台的刚度系数和波浪周期的改变对张力腿平台的运动响应和张力腿受力的影响.